[發(fā)明專利]可提示聚焦方向的高精度激光位移傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410478946.9
• 申請(qǐng)日: 2014-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN104197845B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王志偉;陸惠宗;姚森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 海寧科海光電科技有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/02
• 分類號(hào): G01B11/02
• 代理公司: 嘉興永航專利代理事務(wù)所(普通合伙)33265
• 代理人: 蔡鼎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種傳感器，特別是一種可提示聚焦方向的高精度激光位移傳感器。

背景技術(shù)

傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器廣泛應(yīng)用于社會(huì)發(fā)展及人類生活的各個(gè)領(lǐng)域，如工業(yè)自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代比、航天技術(shù)、軍事工程、機(jī)器人技術(shù)、資源開發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全保衛(wèi)、醫(yī)療診斷、交通運(yùn)輸、家用電器等。

幾何誤差測(cè)量是制造工程的重要前提與基礎(chǔ)。出于人們對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的不斷追求，加工精度日益提高，幾何誤差的測(cè)量精度亦不斷提高。高精度位移傳感器在幾何誤差測(cè)量中的應(yīng)用越來越廣泛。其中主要包括電感傳感器、磁致伸縮傳感器、電渦流傳感器、電容傳感器、激光傳感器、光纖傳感器等。電感傳感器、磁致伸縮傳感器屬于接觸式測(cè)量，測(cè)頭可能在被測(cè)物表面形成損傷，從而影響產(chǎn)品性能。電渦流傳感器只能檢測(cè)金屬材質(zhì)，光纖傳感器價(jià)格較高，電容傳感器工作距離過小(數(shù)十微米)。應(yīng)用最廣泛的是激光位移傳感器，特別是采用三角測(cè)距原理的激光位移傳感器，其具有非接觸、精度高、工作距離大易于安裝、價(jià)格適中等特點(diǎn)。另一種是偏軸光束激光位移傳感器，該傳感器精度更高、具有納米級(jí)分辨率，但量程較小(0.05～0.2mm)。因此，在測(cè)量前的聚焦調(diào)整時(shí)，傳感器常常沒有信號(hào)，需要憑借人工經(jīng)驗(yàn)判斷聚焦調(diào)整方向，不利于測(cè)量的自動(dòng)化。

中國(guó)專利其公開號(hào)CN101219672提供了“一種基于激光的車輪直徑非接觸式動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置及其方法”，該測(cè)量裝置由一個(gè)激光位移傳感器和一個(gè)車輪定位傳感器或者兩個(gè)激光位移傳感器組成，兩個(gè)傳感器沿鋼軌方向排列。在使用兩個(gè)激光位移傳感器時(shí)，使出射激光的光點(diǎn)均能直接射到被測(cè)車輪的兩個(gè)相對(duì)表面；由兩個(gè)激光位移傳感器分別連續(xù)測(cè)量出各傳感器到車輪踏面上對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離，在兩個(gè)激光位移傳感器的所測(cè)距離之和基本不變時(shí)記錄各激光位移傳感器的距離讀數(shù)，由此計(jì)算出列車車輪的直徑。上述專利最多只需要使用兩個(gè)傳感器進(jìn)行測(cè)量。

可以看出，上述專利只是針對(duì)尺寸較大的車輪進(jìn)行測(cè)量，而對(duì)于高精度的激光位移傳感器其不能適用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種方便調(diào)節(jié)且測(cè)量精度高的激光位移傳感器。

本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種可提示聚焦方向的高精度激光位移傳感器，包括一殼體，其特征在于，所述的殼體內(nèi)連接有雙頻激光器、分光鏡一、場(chǎng)鏡和光電池，所述的分光鏡一用于將雙頻激光器發(fā)出的激光分成頻率不同的兩束光，所述的殼體內(nèi)還具有用于接收分光鏡一出光端其中一光束的三角測(cè)距傳感機(jī)構(gòu)，和用于接收分光鏡一出光端另一光束的偏軸光束位移傳感機(jī)構(gòu)，上述三角測(cè)距傳感機(jī)構(gòu)能粗略檢測(cè)被測(cè)物距離，上述偏軸光束位移傳感機(jī)構(gòu)能使經(jīng)被測(cè)物反射后的該光束經(jīng)場(chǎng)鏡進(jìn)入光電池處形成光斑。

雙頻激光器發(fā)射的激光光束由分光鏡一透過后，在分光鏡一的作用下將其分隔為兩路頻率不同的光束。

其中一路光束進(jìn)入三角測(cè)距傳感機(jī)構(gòu)，另外一路光束進(jìn)入偏軸光束位移傳感機(jī)構(gòu)。具體而言，如果被測(cè)面位于傳感器量程內(nèi)，則光束能順暢的進(jìn)入光電池處，在光電池處形成光斑(即：在設(shè)定的量程范圍內(nèi))。反之，在光電池處不能形成光斑。

三角測(cè)距傳感機(jī)構(gòu)能粗略測(cè)量被測(cè)面距離，并用于傳感器的焦距調(diào)整，而偏軸光束位移傳感機(jī)構(gòu)能精確測(cè)量被測(cè)面距離。

在上述的可提示聚焦方向的高精度激光位移傳感器中，所述的三角測(cè)距傳感機(jī)構(gòu)包括反射鏡和CCD元件，上述反射鏡和CCD元件分別位于被測(cè)物的兩側(cè)，所述的反射鏡靠近于上述的分光鏡一。

經(jīng)分光鏡一后的光束經(jīng)發(fā)射鏡反射后能準(zhǔn)確的入射至被測(cè)物處，然后該光束再在被測(cè)物的反射作用下入射至CCD元件處。

通過CCD元件處檢測(cè)到的信號(hào)，可以對(duì)聚焦位置進(jìn)行粗略的調(diào)整。

作為另外一種方案，在上述的可提示聚焦方向的高精度激光位移傳感器中，所述的三角測(cè)距傳感機(jī)構(gòu)包括反射鏡和測(cè)距光電池，上述反射鏡和測(cè)距光電池分別位于被測(cè)物的兩側(cè)，所述的反射鏡靠近于上述的分光鏡一。

光束依次經(jīng)反射鏡、被測(cè)物進(jìn)入測(cè)距光電池處，在測(cè)距光電池上形成光斑，從而可以了解是否正常聚焦。

在上述的可提示聚焦方向的高精度激光位移傳感器中，所述的偏軸光束位移傳感機(jī)構(gòu)包括分光鏡二和物鏡，上述光電池、場(chǎng)鏡、分光鏡二、物鏡和被測(cè)物由前至后依次呈直線排列設(shè)置。